Fusionsenergie entsteht, wenn zwei Atomkerne miteinander verschmelzen: Gemäß Albert Einsteins berühmter Formel E = mc2 wird die Massendifferenz zwischen den beiden Ursprungskernen und dem resultierenden Fusionskern als Energie freigesetzt. Dabei handelt es sich um unvorstellbar große Energiemengen: Die Umsetzung von einem Gramm Deuterium-Tritium-Gemisch zu Helium würde eine thermische Energie von rund 100 Megawattstunden hervorbringen. Zum Vergleich: Um diese Energiemenge aus Steinkohle zu erzeugen, müssten Sie mehr als 12 Tonnen Kohle verbrennen! Aber es wird noch besser: Denn Wasserstoff ist hier auf der Erde ein nahezu unerschöpflicher Rohstoff, zudem sind die Rückstände der Kernfusion im Gegensatz zu den umweltschädlichen Treibhausgasen bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern chemisch völlig unbedenklich. Kein Wunder also, dass die Forschung seit über einem Jahrhundert davon träumt, diese wundersame Energiequelle anzuzapfen.
In Cadarache, einem kleinen Dorf im Süden Frankreichs, scheint dieser Traum in greifbare Nähe zu rücken
Dort hat das ITER-Projekt seinen Sitz, eine Forschungskooperation von 35 Industrieländern mit dem ambitionierten Ziel, Energie durch kontrollierte Kernfusion zu erzeugen. Zu diesem Zweck wird derzeit ein experimenteller Tokamak-Fusionsreaktor gebaut, in dem ab 2025 die Möglichkeit einer dauerhaften Nutzung von Fusionsenergie getestet werden soll. Im Reaktor wird die Kernfusion mithilfe eines Deuterium-Tritium-Plasmas erzeugt, das durch extrem starke Magnetfelder gebündelt und anschließend verschmolzen wird. Klingt eigentlich ganz einfach, ist in der Praxis aber unglaublich kompliziert. So muss beispielsweise im Plasma eine Temperatur von 150 Millionen Grad Celsius herrschen (zehnmal höher als im Kern der Sonne), damit eine Kernfusion einsetzen kann. Auch muss der Reaktor hermetisch unter Ultrahochvakuumbedingungen verschlossen sein.
Hier kommt der Sennwalder Ventilspezialist VAT, Weltmarktführer für Hochleistungs-Vakuumventile und seit einigen Jahren exklusiver ITER-Entwicklungspartner, ins Spiel. Für das ITER-Projekt wurden hochspezialisierte Ventile entwickelt, die den extremen Temperatur- und Strahlungsbedingungen rund um den Tokamak-Reaktor wiederstehen. So können die ITER-Entwickler und deren externe Partner bequem alle für die Entwicklung eines bestimmten Moduls benötigten Ventile aus dem ITER-spezifizierten Katalog auswählen – im sicheren Wissen um vollständige Kompatibilität und höchstmögliche Sicherheit.
Die meisten ITER-Ventile sind Ganzmetallventile, die spezielle Metall-auf-Metall-Dichtungen (VATRING) anstelle von Elastomeren verwenden. In deren pneumatischen Ventilantrieben werden zusätzlich spezielle O-Ringe verwendet, die strahlungsresistenter als herkömmliche Elastomer-Dichtungen sind. Bei VAT beobachtet man gespannt, wie sich die Ventile im Langzeiteinsatz unter solchen Extrembedingungen bewähren werden.
«Für das VAT-Team sind die ITER-Entwicklungen von ganz besonderer Bedeutung, weil wir hier die Grenzen des technisch Machbaren ausloten müssen», erklärt Phil Schneider, der bei VAT zuständige Produktmanager für Ganzmetallventile. Schon jetzt hat die ITER-Kooperation den Schweizer Ventilprofis unzählige wertvolle Erkenntnisse rund um die Ventilentwicklung beschert.
